特開 2024-158093 交流給電装置及び交流給電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158093

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】交流給電装置及び交流給電システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241031BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M3/28 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072963

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】723014807

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】516131843

【氏名又は名称】ＡＮＰ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】521452681

【氏名又は名称】ＤＣ Ｐｏｗｅｒ Ｖｉｌ．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(72)【発明者】

【氏名】菊地 誠次

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 創

(72)【発明者】

【氏名】羽田 正二

(72)【発明者】

【氏名】村 文夫

【テーマコード（参考）】

5H730

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H730BB43

5H730BB57

5H730BB86

5H730DD04

5H730EE02

5H730EE07

5H730FD01

5H730FG05

5H770BA11

5H770CA01

5H770CA05

5H770DA01

5H770DA21

5H770DA41

5H770EA01

5H770GA16

5H770GA17

5H770HA03Y

(57)【要約】

【課題】直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置を簡素かつ安価な構成で提供する。
【解決手段】交流給電装置２は、直流発電装置３からの直流入力電圧を交流電圧配線４の電圧に同期する脈流直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ２０を含む。ＤＣ／ＡＣコンバータ２０は、ＦＥＴ２１－２３及びＦＥＴ２２－２４のフルブリッジ回路であり、交流電圧配線４に接続される配線Ｌ２が高電位側となる期間ＴＢでは配線Ｌ２から第１の電圧が充電され、交流電圧配線４に接続される配線Ｌ１が高電位側となる期間ＴＡでは配線Ｌ１から第２の電圧が充電され、期間ＴＡでは、第１の電圧に基づいてＦＥＴ２１がオンされ、配線Ｌ１の電圧によってＦＥＴ２４がオンされ、期間ＴＢでは、第２の電圧に基づいてＦＥＴ２２がオンされ、配線Ｌ２の電圧によってＦＥＴ２３がオンされる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流発電装置から交流電圧配線に交流出力電圧を供給する交流給電装置であって、
前記直流発電装置から直流入力電圧が供給され、該直流入力電圧を前記交流電圧配線の交流電圧の全波整流波形に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子並びに駆動回路を含み、前記直流出力電圧を前記交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、
を備え、
前記第１及び第３のスイッチング素子は、前記第１のスイッチング素子を高電位側として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点は第１の配線を介して前記交流電圧配線の一方に接続され、前記第２及び第４のスイッチング素子は、前記第２のスイッチング素子を高電位側として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点は第２の配線を介して前記交流電圧配線の他方に接続され、
前記駆動回路は、
前記第２の配線が前記第１の配線よりも高電位となる負位相期間では前記第２の配線の電圧に基づいて第１の電圧を充電し、前記第１の配線が前記第２の配線よりも高電位となる正位相期間では前記第１の配線の電圧に基づいて第２の電圧を充電するように構成され、
前記正位相期間では、前記第２及び第３のスイッチング素子がオフした状態で、前記第１の電圧に基づいて前記第１のスイッチング素子がオンするとともに前記第１の配線の電圧によって前記第４のスイッチング素子がオンし、前記負位相期間では、前記第１及び第４のスイッチング素子がオフした状態で、前記第２の電圧に基づいて前記第２のスイッチング素子がオンするとともに前記第２の配線の電圧によって前記第３のスイッチング素子がオンするように構成された、交流給電装置。

【請求項2】

前記第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子はそれぞれ第１、第２、第３及び第４のＦＥＴからなり、前記第１及び第２のＦＥＴのドレインが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の高電位側に接続され、前記第３及び第４のＦＥＴのソースが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の低電位側に接続され、前記第１のＦＥＴのソース及び前記第３のＦＥＴのドレインが前記第１の配線に接続され、前記第２のＦＥＴのソース及び前記第４のＦＥＴのドレインが前記第２の配線に接続され、
前記駆動回路は、前記第１及び第２のＦＥＴのゲート接続されたハイサイド駆動回路並びに前記第３及び第４のＦＥＴのゲートに接続されたローサイド駆動回路を含み、
前記ハイサイド駆動回路は、第１のコンデンサ（２０１）、第１のダイオード（２０２）、第１のツェナーダイオード（２０３）、第２のダイオード（２０４）、第１の抵抗（２０５）、第１のＮ型トランジスタ（２０６）、第１のＰ型トランジスタ（２０７）、第２のＮ型トランジスタ（２０８）、第２のコンデンサ（２１１）、第３のダイオード（２１２）、第２のツェナーダイオード（２１３）、第４のダイオード（２１４）、第２の抵抗（２１５）、第３のＮ型トランジスタ（２１６）、第２のＰ型トランジスタ（２１７）、第４のＮ型トランジスタ（２１８）、第３のコンデンサ（２１０）及び第３の抵抗（２２０）を含み、
前記第１のコンデンサの低電位側ノードには、前記第１のツェナーダイオードのアノード、前記第２のダイオードのアノード、前記第１のＰ型トランジスタのコレクタ及び前記第２のＮ型トランジスタのエミッタが接続され、前記第１のコンデンサの高電位側ノードには、前記第１のダイオードのカソード及び前記第１のＮ型トランジスタのコレクタが接続され、前記第１のダイオードのアノードは前記第１のツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第１のＮ型トランジスタ及び前記第１のＰ型トランジスタの共通ベースが前記第１の抵抗を介して前記第１のコンデンサの高電位側ノードに接続されるとともに前記第２のＮ型トランジスタのコレクタに接続され、前記第１のＮ型トランジスタ及び前記第１のＰ型トランジスタの共通エミッタが、前記第１のＦＥＴのゲートに接続され、前記第２のＮ型トランジスタのベースが前記第２のダイオードのカソードに接続され、
前記第２のコンデンサの低電位側ノードには、前記第２のツェナーダイオードのアノード、前記第４のダイオードのアノード、前記第２のＰ型トランジスタのコレクタ及び前記第４のＮ型トランジスタのエミッタが接続され、前記第２のコンデンサの高電位側ノードには、前記第３のダイオードのカソード及び前記第３のＮ型トランジスタのコレクタが接続され、前記第３のダイオードのアノードは前記第２のツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第３のＮ型トランジスタ及び前記第２のＰ型トランジスタの共通ベースが前記第２の抵抗を介して前記第２のコンデンサの高電位側ノードに接続されるとともに前記第４のＮ型トランジスタのコレクタに接続され、前記第３のＮ型トランジスタ及び前記第２のＰ型トランジスタの共通エミッタが、前記第２のＦＥＴのゲートに接続され、前記第４のＮ型トランジスタのベースが前記第４のダイオードのカソードに接続され、
前記第３のコンデンサは、前記第１のダイオードと前記第１のツェナーダイオードの接続点と、前記第３のダイオードと前記第２のツェナーダイオードの接続点との間に接続され、前記第３の抵抗は、前記第３のＮ型トランジスタのベースと前記第４のＮ型トランジスタのベースとの間に接続され、
前記ローサイド駆動回路は、第４の抵抗（２２１）、第３のツェナーダイオード（２２２）、第５の抵抗（２２３）及び第４のツェナーダイオード（２２４）を含み、前記第４の抵抗は前記第３のＦＥＴのゲートと前記第２のＦＥＴのソースの間に接続され、前記第５の抵抗は前記第４のＦＥＴのゲートと前記第１のＦＥＴのソースの間に接続された、請求項１に記載の交流給電装置。

【請求項3】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記直流出力電圧を検出し、検出された前記直流出力電圧が所定の上限値を超える場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止させる出力電圧検出回路をさらに備える請求項１に記載の交流給電装置。

【請求項4】

前記交流電圧配線の前記交流電圧を検出し、検出された前記交流電圧が所定の下限値未満となる場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止させる電源電圧検出回路をさらに備える請求項１に記載の交流給電装置。

【請求項5】

前記所定の下限値は、前記交流電圧配線に関する定格交流電圧の９０％である、請求項４に記載の交流給電装置。

【請求項6】

前記交流電圧配線が商用電源とコンセントの間に接続された配線であり、前記第１及び第２の配線を前記コンセントに接続するためのプラグを備える請求項１に記載の交流給電装置。

【請求項7】

請求項１に記載の交流給電装置と、
前記交流給電装置の前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子に接続される前記直流発電装置と、
を備える交流給電システム。

【請求項8】

前記直流発電装置は、太陽光パネル又は風力発電装置である、請求項７に記載の交流給電システム。

【請求項9】

前記交流電圧配線は商用電源とコンセントの間に接続された配線であり、前記交流給電装置は、前記第１及び第２の配線を前記コンセントに接続するための配線及びプラグを備える、請求項７に記載の交流給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流給電装置及びそれを用いた交流給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、商用電力系統に連系する系統連系発電装置を開示する。この系統連系発電装置は、交流スイッチが商用電力系統に接続される一対の交流端子と、所定の直流出力が流入する一対の直流端子とを備える。直流出力端Ｔと一対の直流端子との間にチョークコイルが挿入され、制御回路が、商用電力系統の波形情報に基づいて、フルブリッジ回路を備える交流スイッチの極性を切替制御する。

【0003】

特許文献２は、電力変換装置を開示する。この電力変換装置は、直流電源からの入力電圧を昇圧又は降圧する直流－直流変換回路と、直流－直流変換回路が出力する中間電圧を交流に変換するフルブリッジ回路である直流－交流変換回路と、直流－直流変換回路及び直流－交流変換回路を制御する制御ユニットとを有する。制御ユニットは、直流－交流変換回路を操作する信号波と搬送波との振幅比である変調度が目標変調度となるように、直流－直流変換回路を制御する回路制御部を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２１１８６１号公報

【特許文献2】再表２０１１－１０５５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、制御回路の詳細が開示されていないが、一般に、フルブリッジ回路の制御回路（駆動回路）は、制御ＩＣなどを用いてフルブリッジ回路の各トランジスタを個別に駆動する他励式の形態をとることが多い。実際に、特許文献２のフルブリッジ回路を制御する制御ユニットは、フルブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子に対してデジタル回路から個別の駆動信号を生成している。しかし、このような回路構成では、制御が複雑化し、高コスト化の原因となる。このことが、一般家庭などにおける比較的小規模な太陽光パネルなどの発電装置の導入の妨げとなっている。

【0006】

そこで、本発明は、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置及びそれを用いた交流給電システムを簡素かつ安価な構成で提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の交流給電装置は、直流発電装置から交流電圧配線に交流出力電圧を供給する交流給電装置であって、直流発電装置から直流入力電圧が供給され、直流入力電圧を交流電圧配線の交流電圧の全波整流波形に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子並びに駆動回路を含み、直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、を備える。第１及び第３のスイッチング素子は、第１のスイッチング素子を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子との接続点は第１の配線を介して交流電圧配線の一方に接続され、第２及び第４のスイッチング素子は、第２のスイッチング素子を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との接続点は第２の配線を介して交流電圧配線の他方に接続される。駆動回路は、第２の配線が第１の配線よりも高電位となる負位相期間では第２の配線の電圧に基づいて第１の電圧を充電し、第１の配線が第２の配線よりも高電位となる正位相期間では第１の配線の電圧に基づいて第２の電圧を充電するように構成され、正位相期間では、第２及び第３のスイッチング素子がオフした状態で、第１の電圧に基づいて第１のスイッチング素子がオンするとともに第１の配線の電圧によって第４のスイッチング素子がオンし、負位相期間では、第１及び第４のスイッチング素子がオフした状態で、第２の電圧に基づいて第２のスイッチング素子がオンするとともに第２の配線の電圧によって第３のスイッチング素子がオンするように構成される。

【0008】

上記構成によると、交流給電装置は直流入力電圧を交流電源に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、この直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＡＣコンバータは交流電源に同期して自励駆動される。これにより、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置を簡素かつ安価な構成で実現することができる。

【0009】

本開示の交流給電システムは、上記交流給電装置と、交流給電装置のＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子に接続される直流発電装置と、を備える。

【0010】

上記構成によると、交流給電システムは、直流入力電圧を交流電源に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、交流電源に同期して自励駆動されて直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータとを備える交流給電装置を含む。したがって、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電システムを簡素かつ安価な構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態による交流給電装置を含む交流給電システムを示す概略図である。

【図2】本発明の実施形態による交流給電装置の回路図である。

【図3】図２の交流給電装置の動作に関する各部波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、本発明の実施形態による交流給電装置２を含む交流給電システム１を示す。交流給電システム１は、交流給電装置２及び直流発電装置３を含み、交流電圧配線４を介して交流電源ＡＣに接続される。直流発電装置３は、本実施形態では、比較的小規模又は低容量（例えば、出力電力１００～２００Ｗ程度）の太陽光パネルである（以下、「太陽光パネル３」ともいう）。交流電源ＡＣは、本実施形態では、定格１００Ｖの商用電源であり、分電盤５を介して交流電圧配線４を介してコンセント４ａ（壁コンセント）に配電される。交流電源ＡＣの周波数は、５０Ｈｚであっても６０Ｈｚであってもよい。交流電圧配線４は、本実施形態では、送電線ではなく、送電線から家庭用の分電盤５を介して宅内に引き込まれた配線である。交流電圧配線４には、家電機器などの負荷６が接続され得る。

【0013】

太陽光パネル３は、太陽光を直流電圧（直流電流）に変換し、変換した直流電圧を配線３ａに出力する。配線３ａは、交流給電装置２のＤＣ入力端子（不図示）に接続される。なお、本実施形態では、配線３ａは太陽光パネル３の付属物であるが、配線３ａは交流給電装置２の付属物であってもよい。交流給電装置２は、ＤＣ入力端子から入力された直流電圧を交流電圧配線４の電圧に同期した交流電圧に変換し、変換した交流電圧をＡＣ入出力端子（不図示）から配線２ａに出力する。配線２ａの終端には、コンセント４ａと同規格のプラグ２ｂが接続される。すなわち、交流給電装置２は、太陽光パネル３から入力された直流電圧を、交流電源ＡＣの交流電圧と位相及び振幅が同期する交流電圧に変換し、変換した交流電圧を交流電圧配線４の電圧に重畳する。

【0014】

本実施形態の交流給電システム１の使用態様として、以下が想定される。例えば、マンションのベランダに太陽光パネル３が設置又は配置され、交流給電装置２が宅内に設置又は配置される。配線３ａがエアコンのダクト配管などの適宜の壁孔を通じて宅内に引き込まれ、交流給電装置２のＤＣ入力端子に接続される。そして、交流給電装置２の配線２ａのプラグ２ｂが、コンセント４ａに差し込まれる。あるいは、コンセント４ａが屋外（例えば、ベランダ内の外壁）にある場合には、交流給電装置２は屋外に設置又は配置されてもよい。この場合、配線３ａ及び配線２ａとも屋外に配置され、プラグ２ｂが屋外のコンセント４ａに差し込まれる。また、コンセント４ａが屋外になくても、交流給電装置２が屋外に設置又は配置され、配線２ａがエアコンのダクト配管などの適宜の壁孔を通じて宅内に引き込まれ、プラグ２ｂが屋内のコンセント４ａに差し込まれるようにしてもよい。

【0015】

詳細を後述するように、交流給電装置２には、交流電圧配線４の電圧によって駆動されるため、主電源スイッチなどは存在せず、プラグ２ｂがコンセント４ａに差し込まれると、交流給電装置２は動作を開始する。これにより、負荷６は、交流電源ＡＣ及び交流給電装置２の双方から給電され得る。具体的には、負荷６は、太陽光パネル３の非発電時（夜間など）には交流電源ＡＣから給電され、太陽光パネル３の発電時には、その発電量及び負荷６の消費電力に応じて、交流電源ＡＣ及び交流給電装置２の双方から又は交流給電装置２のみから給電され得る。言い換えると、交流給電システム１又は交流給電装置２によって、太陽光パネル３の発電時には、交流電源ＡＣから交流電圧配線４に取り込まれる電力を節約することができる。本実施形態では、交流給電装置２の定格出力電力として、１００～２００Ｗ程度、特に１５０Ｗ程度が想定されている。

【0016】

上述したように、交流給電システム１又は交流給電装置２のユーザが行うべき電気配線に関する作業は、配線３ａとＤＣ入力端子の接続及びプラグ２ｂとコンセント４ａの接続のみであり、専門的な電気工事は不要である。また、交流給電システム１は、上述したようにユーザ宅での電力を補完する目的で使用されるものであり、送電線に逆潮流を行うものではないため、それに伴う設備（整流装置など）及びその工事は不要である。したがって、一般的なユーザが、容易に交流給電装置２又は交流給電システム１の導入することができる。

【0017】

図２に、本実施形態の交流給電装置２の回路図を示す。交流給電装置２の回路が実装された基板（不図示）は、金属製の筐体などの適宜の筐体（不図示）に内包される。交流給電装置２の回路は、太陽光パネル３に接続されるＤＣ入力端子ＣＮ２と、交流電圧配線４に接続されるＡＣ入出力端子ＣＮ１との間に構成される。交流給電装置２は、主電流回路として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０及びフィルタ回路３０を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０はＤＣ入力端子ＣＮ２に接続され、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０はフィルタ回路３０を介してＡＣ入出力端子ＣＮ１に接続される。交流給電装置２は、信号回路として、制御電源生成回路４０、出力電圧検出回路５０及び電源電圧検出回路６０をさらに備える。

【0018】

なお、図２においては、本発明の原理を説明するのに必要な回路素子のみが記載され、現実の実施において実装される全ての回路素子が記載されているわけではない。また、本開示において、トランジスタという用語は、電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という）、バイポーラトランジスタなどのスイッチ素子を総称するものであり、特に断りがない限り、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどの適宜の素子が用いられるものとする。トランジスタについて、制御端子とはＦＥＴのゲート又はバイポーラトランジスタのベースを意味し、入力端子とはＦＥＴのドレイン又はバイポーラトランジスタのコレクタを意味し、出力端子とはＦＥＴのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタを意味するものとする。また、ＦＥＴをバイポーラトランジスタに変更する場合又はバイポーラトランジスタをＦＥＴに変更する場合、上記の各端子の名称は適宜読み替えられるものとする。また、本開示において、「接続される」という文言は、素子同士が直接接続されるという意味だけでなく、素子同士が非常に低い直流抵抗の要素（例えば、１００Ω以下の抵抗素子、ノイズ除去用のインダクタ素子など）を介して接続されるという意味も含むものとする。

【0019】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ入力端子ＣＮ２から入力されるＤＣ入力電圧を昇降圧し、詳細を後述するように、交流電圧配線４の電圧に同期した略正弦波の全波整流波形に対応する脈流波形の出力電圧（以下、「脈流出力電圧」という）を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、少なくとも、平滑コンデンサ１１、トランス１２、スイッチング素子１３、ダイオード１４、出力コンデンサ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６を含む昇降圧型のフライバックコンバータである。すなわち、一次側では、ＤＣ入力端子ＣＮ２の両端間に平滑コンデンサ１１が接続され、平滑コンデンサ１１の低電位側端子がグランドＧＮＤとなる。トランス１２の一次巻線とスイッチング素子１３の直列回路が、平滑コンデンサ１１に並列接続される。なお、不図示であるが、スイッチング素子１３とトランス１２の一次巻線の入力ノードとの間に適宜のスナバ回路が設けられる。二次側では、トランス１２の二次巻線、ダイオード１４及び出力コンデンサ１５の直列回路が構成され、出力コンデンサ１５の両端電圧が脈流出力電圧となる。なお、図２では出力段として１つの出力コンデンサ１５を示しているが、出力段は２つのコンデンサ及び１つのコイルからなるπ型回路などであってもよい。

【0020】

スイッチング素子１３は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴであるが（以下、「ＦＥＴ１３」ともいう）、ＩＧＢＴなどの他の素子であってもよい。ＦＥＴ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６からのＰＷＭ信号によってオン／オフされる。ＦＥＴ１３のオン時に、平滑コンデンサ１１からトランス１２の一次巻線に流れる電流によってトランス１２にエネルギーが蓄積される。ＦＥＴ１３のオフ時に、トランス１２に蓄積されていたエネルギーがトランス１２の二次巻線から放出され、ダイオード１４によって整流されつつ出力コンデンサ１５に充電される。本実施形態では、ＤＣ入力電圧は、例えば４７Ｖ（昼間などの通常発電時）に設定され、脈流出力電圧のピーク電圧は１４１Ｖ（＝１００Ｖ×ルート２）に設定される。なお、太陽光パネル３は、出力電圧４７Ｖ付近で実質的に最大の出力電流となる特性を有するものとする。以下の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力端の高電位側ノード及び低電位側ノードをそれぞれノードＨ及びノードＬという。

【0021】

ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６は、三角波発生回路１７及びＰＷＭ信号発生回路１８を含む。三角波発生回路１７は、少なくとも、オペアンプ１０１及び１０２、抵抗１０３～１０７並びにコンデンサ１０８を含む。ＰＷＭ信号発生回路１８は、少なくとも、コンパレータ（又はオペアンプ）１０９、抵抗１１０及び１１１並びにＮ型トランジスタ１１２及びＰ型トランジスタ１１３を含む。三角波発生回路１７は、一般的な三角波発生回路であればよい。すなわち、オペアンプ１０１の反転入力端子は制御電源Ｖｃｃの抵抗１０３及び１０４による分圧点に接続され、オペアンプ１０１の非反転入力端子と出力端子とは抵抗１０５を介して接続される。オペアンプ１０１の非反転入力端子はさらに、抵抗１０６を介してオペアンプ１０２の出力端子及びコンパレータ１０９の反転入力端子に接続される。オペアンプ１０１の出力端子は、抵抗１０７を介してオペアンプ１０２の反転入力端子に接続される。オペアンプ１０２の反転入力端子と出力端子が、コンデンサ１０８を介して接続される。

【0022】

コンパレータ１０９の非反転入力端子は、抵抗１１０及び１１１による分圧点に接続される。この分圧点の電圧は、交流電圧配線４の電圧が後述のトランス４１によって降圧され、その降圧電圧が抵抗１１０及び１１１で分圧されることによって生成される。なお、抵抗１１０及び１１１は、微調整可能な可変抵抗で代替されもよい。コンパレータ１０９の出力端子は、コンプリメンタリ接続されたＮ型トランジスタ１１２及びＰ型トランジスタ１１３の共通ベースに接続される。Ｎ型トランジスタ１１２のコレクタは制御電源Ｖｃｃに接続され、Ｐ型トランジスタ１１３のコレクタはグランドＧＮＤに接続される。Ｎ型トランジスタ１１２及びＰ型トランジスタ１１３の共通エミッタが適宜のゲート抵抗など（不図示）を介してＦＥＴ１３のゲートに接続される。これにより、コンパレータ１０９の出力がハイレベルの場合にはＮ型トランジスタ１１２がオンするとともにＰ型トランジスタ１１３がオフし、共通エミッタには制御電源Ｖｃｃの電圧が出力される。コンパレータ１０９の出力がローレベルの場合にはＮ型トランジスタ１１２がオフするとともにＰ型トランジスタ１１３がオンし、共通エミッタにはグランドＧＮＤの電圧が出力される。

【0023】

これにより、コンパレータ１０９の反転入力端子には、振幅が制御電源Ｖｃｃの電圧に等しく、抵抗１０５～１０７及びコンデンサ１０８によって決まる周波数の三角波が入力される（図３のグラフ（ｂ）参照）。この周波数は、例えば３０ｋＨｚ程度である。コンパレータ１０９の非反転入力端子には、交流電圧配線４の電圧値、トランス４１の降圧比並びに抵抗１１０及び１１１の分圧比によって決まる振幅を有して交流電源ＡＣの周波数の２倍の全波整流電圧が入力される（図３のグラフ（ｂ）参照）。これにより、コンパレータ１０９の出力端子において、上記全波整流波形のピーク付近に対応する期間ではゼロクロス付近に対応する期間よりも相対的に広いパルス幅（長いハイレベル期間）が得られる。このパルス幅に従ってＰＷＭ信号が生成され、このＰＷＭ信号によってＦＥＴ１３がＰＷＭ駆動される（図３のグラフ（ｃ）参照）。すなわち、ＦＥＴ１３のパルス幅（オン期間）は、上記全波整流波形のピーク付近に対応する期間では上記全波整流波形のゼロクロス付近に対応する期間よりも相対的に長くなる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧は、交流電圧配線４の交流電圧の全波整流波形に位相同期する脈流波形の電圧となる（図３のグラフ（ｄ）参照））。

【0024】

ＤＣ／ＡＣコンバータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧を交流変換して配線Ｌ１及びＬ２に出力する。この交流変換は、交流電圧配線４の電圧に同期する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２０は、少なくとも、スイッチング素子２１～２４、並びにスイッチング素子２１～２４のフルブリッジ駆動回路２５を含むフルブリッジ回路である。スイッチング素子２１～２４の各々は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴであるが（以下、「ＦＥＴ２１～２４」ともいう）、ＩＧＢＴなどの他の素子であってもよい。ＦＥＴ２１及び２３はノードＨ－Ｌ間に直列接続され、ＦＥＴ２１とＦＥＴ２３の接続点（以下、「ノードＡ」という）は配線Ｌ１に接続される。配線Ｌ１は、フィルタ回路３０及びＡＣ入出力端子ＣＮ１を介して交流電圧配線４の一方に接続される。ＦＥＴ２２及び２４はノードＨ－Ｌ間に直列接続され、ＦＥＴ２２とＦＥＴ２４の接続点（以下、「ノードＢ」という）は配線Ｌ２に接続される。配線Ｌ２は、フィルタ回路３０及びＡＣ入出力端子ＣＮ１を介して交流電圧配線４の他方に接続される。なお、フィルタ回路３０は、コンデンサ、コイルなどで構成された一般的なノイズフィルタ回路である。フルブリッジ駆動回路２５は、後述する回路素子２０１～２２４を含む。

【0025】

詳細を後述するように、ノードＡ（配線Ｌ１）がノードＢ（配線Ｌ２）よりも高電位となる期間ＴＡ（本開示では、説明の便宜上、正位相期間と定義する）では、ＦＥＴ２１及び２４がオンし、ＦＥＴ２２及び２３がオフとなる。したがって、ノードＨ→ＦＥＴ２１→ノードＡ→配線Ｌ１、及び配線Ｌ２→ノードＢ→ＦＥＴ２４→ノードＬに電流が流れる。一方、ノードＢがノードＡよりも高電位となる期間ＴＢ（本開示では、説明の便宜上、負位相期間と定義する）では、ＦＥＴ２２及び２３がオンし、ＦＥＴ２１及び２４がオフとなる。したがって、ノードＨ→ＦＥＴ２２→ノードＢ→配線Ｌ２、及び配線Ｌ１→ノードＡ→ＦＥＴ２３→ノードＬに電流が流れる。これにより、略正弦波の出力電圧が、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０（すなわち、交流給電装置２）から交流電圧配線４に重畳される。

【0026】

ＦＥＴ２１～２４のフルブリッジ駆動回路２５について説明する。フルブリッジ駆動回路２５は、ＦＥＴ２１及びＦＥＴ２２に対して設けられたハイサイド駆動回路２５ａ並びにＦＥＴ２３及び２４に対して設けられたローサイド駆動回路２５ｂを含む。

【0027】

ハイサイド駆動回路２５ａは、ＦＥＴ２１側に、コンデンサ２０１、ダイオード２０２、ツェナーダイオード２０３、ダイオード２０４、抵抗２０５、Ｎ型トランジスタ２０６、Ｐ型トランジスタ２０７、Ｎ型トランジスタ２０８及び抵抗２０９を含む。コンデンサ２０１の低電位側ノードをノードＣ１Ｌといい、コンデンサ２０１の高電位側ノードをノードＣ１Ｈというものとする。また、ハイサイド駆動回路２５ａは、ＦＥＴ２２側に、コンデンサ２１１、ダイオード２１２、ツェナーダイオード２１３、ダイオード２１４、抵抗２１５、Ｎ型トランジスタ２１６、Ｐ型トランジスタ２１７、Ｎ型トランジスタ２１８及び抵抗２１９を含む。コンデンサ２１１の低電位側ノードをノードＣ２Ｌといい、コンデンサ２１１の高電位側ノードをノードＣ２Ｈというものとする。また、ハイサイド駆動回路２５ａは、コンデンサ２１０及び抵抗２２０を含む。ツェナーダイオード２０３及び２１３は、それぞれＦＥＴ２１及び２２のソース－ゲート電圧を定格値以下に維持するために接続され、例えば５～２０Ｖ程度、好ましくは１２Ｖ程度である。コンデンサ２０１及び２１１は、例えば、１０μＦであり、コンデンサ２１０は、例えば、０．４７μＦである。ただし、容量値はこれに限定されない。

【0028】

ノードＣ１Ｌは、ノードＡ（ＦＥＴ２１のソース）に接続される。ノードＣ１Ｌには、ツェナーダイオード２０３のアノード、ダイオード２０４のアノード、Ｐ型トランジスタ２０７のコレクタ及びＮ型トランジスタ２０８のエミッタが接続される。ノードＣ１Ｈには、ダイオード２０２のカソード及びＮ型トランジスタ２０６のコレクタが接続される。ダイオード２０２のアノードはツェナーダイオード２０３のカソードに接続される。Ｎ型トランジスタ２０６とＰ型トランジスタ２０７とはコンプリメンタリ接続される。Ｎ型トランジスタ２０６及びＰ型トランジスタ２０７の共通ベースが抵抗２０５を介してノードＣ１Ｈに接続されるとともにＮ型トランジスタ２０８のコレクタに接続される。Ｎ型トランジスタ２０６及びＰ型トランジスタ２０７の共通エミッタが（必要に応じてゲート抵抗を介して）ＦＥＴ２１のゲートに接続される。Ｎ型トランジスタ２０８のベースがダイオード２０４を介してノードＣ１Ｌに接続され、必要に応じて抵抗２０９を介してノードＣ１Ｈに接続される。

【0029】

ノードＣ２Ｌは、ノードＢ（ＦＥＴ２２のソース）に接続される。ノードＣ２Ｌには、ツェナーダイオード２１３のアノード、ダイオード２１４のアノード、Ｐ型トランジスタ２１７のコレクタ及びＮ型トランジスタ２１８のエミッタが接続される。ノードＣ２Ｈには、ダイオード２１２のカソード及びＮ型トランジスタ２１６のコレクタが接続される。ダイオード２１２のアノードはツェナーダイオード２１３のカソードに接続される。Ｎ型トランジスタ２１６とＰ型トランジスタ２１７とはコンプリメンタリ接続される。Ｎ型トランジスタ２１６及びＰ型トランジスタ２１７の共通ベースが抵抗２１５を介してノードＣ２Ｈに接続されるとともにＮ型トランジスタ２１８のコレクタに接続される。Ｎ型トランジスタ２１６及びＰ型トランジスタ２１７の共通エミッタが（必要に応じてゲート抵抗を介して）ＦＥＴ２２のゲートに接続される。Ｎ型トランジスタ２１８のベースがダイオード２１４を介してノードＣ２Ｌに接続され、必要に応じて抵抗２１９を介してノードＣ２Ｈに接続される。

【0030】

コンデンサ２１０は、ダイオード２０２とツェナーダイオード２０３の接続点と、ダイオード２１２とツェナーダイオード２１３の接続点との間に接続される。なお、適宜の抵抗がコンデンサ２１０に直列接続されてもよい。抵抗２２０は、Ｎ型トランジスタ２０８のベースとＮ型トランジスタ２１８のベースとの間に接続される。また、ノードＡとノードＢの間に、バリスタなどの適宜の過電圧保護素子が接続されることが好ましい。

【0031】

ローサイド駆動回路２５ｂは、ＦＥＴ２３に対して抵抗２２１及びツェナーダイオード２２２を含み、ＦＥＴ２４に対して抵抗２２３及びツェナーダイオード２２４を含む。抵抗２２１は、ＦＥＴ２３のゲートとノードＢ（ＦＥＴ２２のソース）の間に接続される。抵抗２２３は、ＦＥＴ２４のゲートとノードＡ（ＦＥＴ２１のソース）の間に接続される。なお、ツェナーダイオード２２２及び２２４は、それぞれＦＥＴ２２及び２４のソース－ゲート電圧を定格値以下に維持するために接続され、例えば５～２０Ｖ程度、好ましくは１２Ｖ程度である。また、ツェナーダイオード２２２及び２２４には、それぞれ適宜の抵抗が、ＦＥＴ２３及び２４の各休止期間の調整などのために、並列接続されてもよい。

【0032】

配線Ｌ１が配線Ｌ２よりも高電位（ノードＡの電位＞ノードＢの電位）となる正位相期間ＴＡでは以下の動作が発生する。ハイサイド側では、配線Ｌ１→ノードＡ→ツェナーダイオード２０３→コンデンサ２１０→ダイオード２１２→コンデンサ２１１→ノードＢに電流が流れてコンデンサ２１１が充電される。また、配線Ｌ１→ノードＡ→ダイオード２０４→抵抗２２０→Ｎ型トランジスタ２１８のベースに電流（又は電圧）が供給され、Ｎ型トランジスタ２１８がオンする。これにより、Ｎ型トランジスタ２１６がオフし、Ｐ型トランジスタ２１７がオンする。したがって、ＦＥＴ２２のゲートに電圧は供給されず、ＦＥＴ２２はオフとなる。一方、Ｎ型トランジスタ２０８のベースには電流が供給されず、Ｎ型トランジスタ２０８はオフとなる。これにより、（前サイクルで充電された）コンデンサ２０１から抵抗２０５を介してＮ型トランジスタ２０６及びＰ型トランジスタ２０７の共通ベースに電流（又は電圧）が供給され、Ｎ型トランジスタ２０６がオンし、Ｐ型トランジスタ２０７がオフする。これにより、Ｎ型トランジスタ２０６からＦＥＴ２１のゲートに電圧が供給され、ＦＥＴ２１はオンする。

【0033】

また、正位相期間ＴＡにおいて、ローサイド側では、ノードＨ→ＦＥＴ２１→ノードＡ→抵抗２２３→ＦＥＴ２４のゲートに電圧が供給され、ＦＥＴ２４はオンとなる。また、ＦＥＴ２３のゲートには電圧が供給されないため、ＦＥＴ２３はオフとなる。したがって、正位相期間ＴＡでは、ＦＥＴ２２及び２３がオンとなり、ＦＥＴ２１及び２４がオフとなる（図３のグラフ（ｅ）～（ｈ）参照）。

【0034】

配線Ｌ２が配線Ｌ１よりも高電位（ノードＢの電位＞ノードＡの電位）となる負位相期間ＴＢでは以下の動作が発生する。ハイサイドでは、配線Ｌ２→ノードＢ→ツェナーダイオード２１３→コンデンサ２１０→ダイオード２０２→コンデンサ２０１→ノードＡに電流が流れてコンデンサ２０１が充電される。また、配線Ｌ２→ノードＢ→ダイオード２１４→抵抗２２０→Ｎ型トランジスタ２０８のベースに電流（又は電圧）が供給され、Ｎ型トランジスタ２０８がオンする。これにより、Ｎ型トランジスタ２０６がオフし、Ｐ型トランジスタ２０７がオンする。したがって、ＦＥＴ２１のゲートに電圧は供給されず、ＦＥＴ２１はオフとなる。一方、Ｎ型トランジスタ２１８のベースには電流が供給されず、Ｎ型トランジスタ２１８はオフとなる。これにより、（前サイクルで充電された）コンデンサ２１１から抵抗２１５を介してＮ型トランジスタ２１６及びＰ型トランジスタ２１７の共通ベースに電流（又は電圧）が供給され、Ｎ型トランジスタ２１６がオンし、Ｐ型トランジスタ２１７がオフする。これにより、Ｎ型トランジスタ２１６からＦＥＴ２２のゲートに電圧が供給され、ＦＥＴ２２はオンする。

【0035】

また、負位相期間ＴＢにおいて、ローサイドでは、ノードＨ→ＦＥＴ２２→ノードＢ→抵抗２２１→ＦＥＴ２３のゲートに電圧が供給され、ＦＥＴ２３はオンとなる。また、ＦＥＴ２４のゲートには電圧が供給されないため、ＦＥＴ２４はオフとなる。したがって、負位相期間ＴＢでは、ＦＥＴ２１及び２４がオンとなり、ＦＥＴ２２及び２３がオフとなる（図３のグラフ（ｅ）～（ｈ）参照）。

【0036】

制御電源生成回路４０は、トランス４１、ダイオード４０１～４０８並びに平滑コンデンサ４０９～４１１を備える。トランス４１の一次巻線は、交流電圧配線４（ＡＣ入出力端子ＣＮ１）に接続される。トランス４１の二次巻線の中間タップは、グランドＧＮＤに接続される。トランス４１の二次巻線の一端に、ダイオード４０１及び４０２のカソード並びにダイオード４０３及び４０４のアノードが接続され、トランス４１の二次巻線の他端に、ダイオード４０５及び４０６のアノード並びにダイオード４０７及び４０８のカソードが接続される。平滑コンデンサ４０９の高電位側端子はダイオード４０３及び４０６のカソードに接続され、低電位側端子はグランドＧＮＤに接続される。これにより、平滑コンデンサ４０９の高電位側端子は、正極性の制御電源Ｖｃｃとなる。また、平滑コンデンサ４１０の高電位側端子はグランドＧＮＤに接続され、低電位側端子はダイオード４０１及び４０８のアノードに接続される。これにより、平滑コンデンサ４１０の低電位側端子が、負極性の制御電源となる。同様に、平滑コンデンサ４１１の高電位側端子はグランドＧＮＤに接続され、低電位側端子はダイオード４０２及び４０７のアノードに接続される。これにより、平滑コンデンサ４１１の低電位側端子が、負極性の検出用電源となる。なお、平滑コンデンサ４１１は、交流電源ＡＣの全波整流波形を実質的に平滑できる容量（例えば、１０μＦ程度）であることが望ましい。

【0037】

トランス４１において、一次巻線数：二次巻線数は、本実施形態では、１００：９である。したがって、制御電源Ｖｃｃは約１２Ｖ（＝９Ｖ×ルート２）であり、負極性の制御電源及び検出用電源は約－１２Ｖ（＝－９Ｖ×ルート２）である。なお、オペアンプ１０１及び１０２並びに後述するコンパレータ５０４は制御電源Ｖｃｃを電源として動作し、コンパレータ１０９は制御電源Ｖｃｃ及び負極性の制御電源の双方を電源として動作する。

【0038】

出力電圧検出回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧が所定の上限値を超える場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作を停止させ、結果として、交流給電装置２の出力を停止させるためのものである。本実施形態では、所定の上限値は、１５０Ｖ付近（１５０Ｖを若干超える値）に設定される。これは、本実施形態では交流電源ＡＣは定格電圧１００Ｖの商用電源であり、通常はその標準電圧が１０１Ｖ±６％（９５Ｖ～１０７Ｖ）と規定され、１０７Ｖ×ルート２が約１５０Ｖに相当することに基づく。

【0039】

出力電圧検出回路５０は、ツェナーダイオード５０１、抵抗５０２、フォトカプラ５０３、コンパレータ５０４、抵抗５０５～５１０、コンデンサ５１１及びトランジスタ５１２を含む。ノードＨとノードＬの間に、ツェナーダイオード５０１（カソードがノードＨ側）と抵抗５０２とが直列接続され、抵抗５０２がフォトカプラ５０３のフォトダイオードに並列接続される。ツェナーダイオード５０１に適宜の抵抗が直列接続されてもよい。本実施形態では、ツェナーダイオード５０１のツェナー電圧は１５０Ｖである。

【0040】

フォトカプラ５０３のフォトトランジスタのコレクタは制御電源Ｖｃｃに接続され、そのエミッタはコンパレータ５０４の非反転入力端子に接続される。コンパレータ５０４の反転入力端子は抵抗５０５を介して制御電源Ｖｃｃに接続されるとともに抵抗５０６を介してグランドＧＮＤに接続される。すなわち、制御電源Ｖｃｃの電圧の、抵抗５０５及び５０６による分圧値が、コンパレータ５０４の反転入力端子に入力される。コンパレータ５０４の非反転入力端子はさらに、抵抗５０７を介してグランドＧＮＤに接続されるとともに、抵抗５０８及びコンデンサ５１１の直列回路を介してコンパレータ５０４の出力端子に接続される。コンパレータ５０４の出力端子は抵抗５１０及び５１１を介してグランドＧＮＤに接続され、抵抗５１０及び５１１の接続点がトランジスタ５１２のベースに接続される。トランジスタ５１２のコレクタはＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６（ＰＷＭ信号発生回路１８）のコンパレータ１０９の反転入力端子に接続され、そのエミッタはグランドＧＮＤに接続される。

【0041】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧がツェナーダイオード５０１のツェナー電圧以下である場合、フォトカプラ５０３のフォトダイオードに電流は流れず、そのフォトトランジスタはオフ状態となる。それにより、コンパレータ５０４の非反転入力端子の電圧はグランドＧＮＤレベルとなり、コンパレータ５０４の出力はローレベルとなる。したがって、トランジスタ５１２はオフとなり、出力電圧検出回路５０はＰＷＭ信号発生回路１８及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作に影響しない。

【0042】

一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧がツェナーダイオード５０１のツェナー電圧を超えると、それに応じてフォトカプラ５０３のフォトダイオードに電流が流れ、それに応じてそのフォトトランジスタがオンする。それにより、コンパレータ５０４の非反転入力端子の電圧は制御電源Ｖｃｃレベルとなり、コンパレータ５０４の出力はハイレベル（又はオープン）となる。したがって、トランジスタ５１２はオンとなる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６のコンパレータ１０９の非反転入力端子の電圧がグランドＧＮＤレベルとなり、コンパレータ１０９の出力はローレベルに固定され、ＰＷＭ信号は生成されない（ｄｕｔｙ０％となる）。これにより、ＦＥＴ１３はオフ状態となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作は停止する。

【0043】

上記動作によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作が停止すると、その後、脈流出力電圧は低下する。コンパレータ５０４の非反転入力端子と出力端子間に接続された抵抗５０８～５１０及びコンデンサ５１１によってヒステリシス特性が付与されるため、脈流出力電圧がツェナーダイオード５０１のツェナー電圧以下となっても所定期間は、コンパレータ５０４のハイレベル状態が維持される。その後、脈流出力電圧がさらに低下すると、再度フォトカプラ５０３のフォトトランジスタがオフし、コンパレータ５０４の出力がローレベルとなり、トランジスタ５１２がオフとなり、ＰＷＭ信号発生回路１８によるＰＷＭ信号の生成及びそれに伴うＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作が再開される。このように、脈流出力電圧が過大な場合には、上記動作が反復されることによって、言い換えるとＤＣ／ＤＣコンバータ１０が間欠的に動作及び停止されることによって、その脈流出力電圧は上限値以下に維持される。したがて、脈流出力電圧が過大な場合、出力電圧検出回路５０は、交流電源ＡＣの位相全体についてみると、ゼロクロス付近では動作せず、ピーク付近で動作する。結果として、この場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧は、ピーク付近が上限値（本実施形態では約１５０Ｖ）にクランプされた波形となる。

【0044】

電源電圧検出回路６０は、交流電源ＡＣ、すなわち、交流電圧配線４の電圧が所定の下限値未満である場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作を停止させ、結果として、交流給電装置２の出力を停止させるためのものである。本実施形態では、所定の下限値は、交流電源ＡＣの定格電圧の９０％に設定される。すなわち、本実施形態では交流電源ＡＣは定格電圧１００Ｖの商用電源であるので、所定の下限値は９０Ｖとなる。なお、本実施形態では、交流電源ＡＣの電圧が所定の下限値未満の状態を電源電圧低下時といい、それ以外の状態を電源電圧正常時というものとする。

【0045】

電源電圧検出回路６０は、シャントレギュレータ６０１、トランジスタ（ＦＥＴ）６０２並びに抵抗６０３～６０５を含む。シャントレギュレータ６０１のアノードが平滑コンデンサ４１１の一端に接続され、カソードが抵抗６０３を介してグランドＧＮＤに接続されるとともにＦＥＴ６０２のゲートに接続される。ＦＥＴ６０２のドレインがＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６のコンパレータ１０９の非反転入力端子に接続され、ソースがグランドＧＮＤに接続される。シャントレギュレータ６０１のアノードとグランドＧＮＤの間に適宜の分圧比の抵抗６０４及び６０５が接続され、その接続点がシャントレギュレータ６０１のリファレンスに接続される。抵抗６０４及び６０５は、微調整可能な可変抵抗であってもよい。

【0046】

シャントレギュレータ６０１のアノード（平滑コンデンサ４１１の一端側）の電圧は、電源電圧正常時には約－１２Ｖとなり、電源電圧低下時には上昇する（その絶対値が減少する）。ＦＥＴ６０２は、いわゆるＮチャネルＪ－ＦＥＴであり、ソース－ゲート電圧がマイナスの閾値未満である場合にオフし、ソース－ゲート電圧がマイナスの閾値以上（例えば、０Ｖ）である場合にオンする。電源電圧正常時にはシャントレギュレータ６０１のカソード電圧が上記閾値未満となり、電源電圧低下時にはカソード電圧が０Ｖとなるように、シャントレギュレータ６０１及び抵抗６０４及び６０５が設定されるものとする。これにより、ＦＥＴ６０２は、電源電圧正常時にはオフ状態であり、電源電圧低下時にはオン状態となる。

【0047】

電源電圧正常時にＦＥＴ６０２がオフ状態であると、電源電圧検出回路６０はＰＷＭ信号発生回路１８及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作に影響しない。一方、電源電圧低下時にＦＥＴ６０２がオンされると、ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動回路１６のコンパレータ１０９の非反転入力端子の電圧がグランドＧＮＤレベルとなり、コンパレータ１０９の出力はローレベルに固定され、ＰＷＭ信号は生成されない（ｄｕｔｙ０％となる）。これにより、ＦＥＴ１３はオフ状態となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作は停止する。

【0048】

図３に、上述した交流給電装置２の動作に関する各部波形を示す。図３では、横軸を時間として、（ａ）交流電圧配線４の電圧、（ｂ）コンパレータ１０９の反転入力電圧（三角波）及び非反転入力電圧（全波整流波）、（ｃ）ＦＥＴ１３のゲートＰＷＭ信号、（ｄ）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧、及び（ｅ）～（ｈ）ＦＥＴ２１～２４の動作（オン／オフ）を示す。なお、各グラフは、説明のための模式図であり、実際の波形から適宜省略、誇張、拡縮などされている。

【0049】

以上のように、本実施形態による交流給電装置２は、直流発電装置（太陽光パネル）３から交流電圧配線４に交流出力電圧を供給する交流給電装置２であって、直流発電装置３から直流入力電圧が供給され、直流入力電圧を交流電圧配線４の交流電圧の全波整流波形に同期する脈流波形の直流出力脈流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＦＥＴ２１～２４並びにフルブリッジ駆動回路２５を含み、脈流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ２０と、を備える。ＦＥＴ２１及び２３は、ＦＥＴ２１を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力端間に直列接続され、ＦＥＴ２１とＦＥＴ２３との接続点は配線Ｌ１を介して交流電圧配線４の一方に接続される。ＦＥＴ２２及び２４は、ＦＥＴ２２を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力端間に直列接続され、ＦＥＴ２２とＦＥＴ２４との接続点は配線Ｌ２を介して交流電圧配線４の他方に接続される。フルブリッジ駆動回路２５は、配線Ｌ２が配線Ｌ１よりも高電位となる負位相期間ＴＢでは配線Ｌ２の電圧に基づいて第１の電圧を充電し、配線Ｌ１が配線Ｌ２よりも高電位となる正位相期間ＴＡでは配線Ｌ１の電圧に基づいて第２の電圧を充電するように構成され、正位相期間ＴＡでは、ＦＥＴ２２及び２３がオフした状態で、第１の電圧に基づいてＦＥＴ２１がオンするとともに配線Ｌ１の電圧によってＦＥＴ２４がオンし、負位相期間ＴＢでは、ＦＥＴ２１及び２４がオフした状態で、第２の電圧に基づいてＦＥＴ２２がオンするとともに配線Ｌ２の電圧によってＦＥＴ２３がオンするように構成される。

【0050】

このように、交流給電装置２は直流入力電圧を脈流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、この脈流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ２０とを備え、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０は交流電源ＡＣに同期して自励駆動される。これにより、直流発電装置３から交流電圧配線４に交流電圧を供給する交流給電装置２を簡素かつ安価な構成で実現することができる。

【0051】

より具体的には、フルブリッジ駆動回路２５は、ＦＥＴ２１及び２２のゲート接続されたハイサイド駆動回路２５ａ並びにＦＥＴ２３及び２４のゲートに接続されたローサイド駆動回路２５ｂを含む。ハイサイド駆動回路２５ａは、コンデンサ２０１，２１１、ダイオード２０２，２１２、ツェナーダイオード２０３，２１３、ダイオード２０４，２１４、抵抗２０５，２１５、Ｎ型トランジスタ２０６，２１６、Ｐ型トランジスタ２０７，２１７、Ｎ型トランジスタ２０８，２１８、コンデンサ２１０及び抵抗２２０を含む。
コンデンサ２０１／２１１の低電位側ノードＣ１Ｌ／Ｃ２Ｌには、ツェナーダイオード２０３／２１３のアノード、ダイオード２０４／２１４のアノード、Ｐ型トランジスタ２０７／２１７のコレクタ及びＮ型トランジスタ２０８／２１８のエミッタが接続される。コンデンサ２０１／２１１の高電位側ノードＣ１Ｈ／Ｃ２Ｈには、ダイオード２０２／２１２のカソード及びＮ型トランジスタ２０６／２１６のコレクタが接続される。ダイオード２０２／２１２のアノードはツェナーダイオード２０３／２１３のカソードに接続される。Ｎ型トランジスタ２０６／２１６及びＰ型トランジスタ２０７／２１７の共通ベースが、抵抗２０５／２１５を介してノードＣ１Ｈ／Ｃ２Ｈに接続されるとともにＮ型トランジスタ２０８／２１８のコレクタに接続される。Ｎ型トランジスタ２０６／２１６及びＰ型トランジスタ２０７／２１７の共通エミッタが、ＦＥＴ２１／２２のゲートに接続される。Ｎ型トランジスタ２０８／２１８のベースがダイオード２０４／２１４のカソードに接続される。
コンデンサ２１０は、ダイオード２０２とツェナーダイオード２０３の接続点と、ダイオード２１２とツェナーダイオード２１３の接続点との間に接続される。抵抗２２０は、Ｎ型トランジスタ２０８のベースとＮ型トランジスタ２１８のベースとの間に接続される。
ローサイド駆動回路２５ｂは、抵抗２２１，２２３及びツェナーダイオード２２２，２２４を含み、抵抗２２１はＦＥＴ２３のゲートとＦＥＴ２２のソースの間に接続され、抵抗２２３はＦＥＴ２４のゲートとＦＥＴ２１のソースの間に接続される。
これにより、最小限の回路素子で本実施形態の効果を得ることができる。

【0052】

さらに、交流給電装置２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の脈流出力電圧を検出し、検出された脈流出力電圧が所定の上限値を超える場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を停止させる出力電圧検出回路５０をさらに備える。これにより、交流電源ＡＣの定格値を大きく超える交流電圧が交流電圧配線４に重畳されることに起因して交流電圧配線４に接続される負荷６（家電機器など）が故障する事態を回避することができ、安全性が確保される。

【0053】

また、交流給電装置２は、交流電圧配線４の交流電圧を検出し、検出された交流電圧が所定の下限値未満となる場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を停止させる電源電圧検出回路６０をさらに備える。所定の下限値は、例えば、交流電圧配線に関する定格交流電圧の９０％である。これにより、交流給電装置２の電圧が交流電圧配線４の電圧を大幅に超えることによって交流給電装置２から交流電圧配線４に大電流が流れる状況を回避することができ、交流給電装置２の信頼性が高まる。また、交流電源ＡＣの定格（例えば、１００Ｖ）に対して高い定格（例えば、２００Ｖ）の交流給電装置２が誤接続された場合でも、交流給電装置２の動作が確実に停止される。したがって、交流電源ＡＣの定格値を大きく超える交流電圧が交流電圧配線４に重畳されることに起因して交流電圧配線４に接続される負荷６（家電機器など）が故障する事態を回避することができ、安全性が一層高まる。

【0054】

また、交流給電装置２は、交流電圧配線４が商用電源とコンセント４ａの間に接続された配線であり、配線Ｌ１及びＬ２をコンセント４ａに接続するためのプラグ２ｂを備えていてもよい。これにより、交流給電装置２又は交流給電システム１が容易に交流電圧配線４に接続可能となり、交流給電装置２又は交流給電システム１の導入容易性が高まる。

【0055】

交流給電システム１は、上記の交流給電装置２と、交流給電装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のＤＣ入力端子ＣＮ２に接続される直流発電装置３とを備える。また、交流電圧配線４は商用電源とコンセント４ａの間に接続された配線であり、交流給電装置２は配線Ｌ１及びＬ２をコンセント４ａに接続するための配線２ａ及びプラグ２ｂを備えていてもよい。これにより、上記の各効果を享受することができ、導入容易性の高い交流給電システム１が実現される。

【0056】

＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。

【0057】

（１）交流給電装置２の配線２ａに関する変形
上記実施形態では、交流給電装置２の配線２ａの先端にプラグ２ｂが接続される構成を示したが、配線２ａの先端にプラグ２ｂは接続されなくてもよい。この場合、配線２ａの先端は、分電盤５内の所定の端子に接続され得る。

【0058】

（２）直流発電装置３に関する変形
上記実施形態では、直流発電装置３として太陽光パネルを想定したが、直流発電装置３は風力発電装置など、他の直流出力可能な電源装置であってもよい。ただし、風力発電装置は、その発電機の交流出力を直流出力に変換するための変換器を有している必要がある。また、各直流発電装置３の出力が、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ１０の許容電圧未満及び許容電流未満となるように構成される必要がある。

【0059】

（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に関する変形
上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は昇降圧型のフライバックコンバータであるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のコンバータ形式はこれに限られず、例えば、バックブーストコンバータも採用可能である。また、上記実施形態では、太陽光パネル３の定格出力電圧が４７Ｖに設定され、かつ太陽光パネル３の低発電時（低電圧時）にもＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作するように構成されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は昇降圧コンバータとして構成される。ただし、太陽光パネル３の定格出力電圧が交流電源電圧×ルート２（上記実施形態では１４１Ｖ）よりも高い電圧に設定され、かつ太陽光パネル３の低発電時（低電圧時）にＤＣ／ＤＣコンバータ１０が停止されるように構成される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は降圧コンバータとして構成されてもよい。

【0060】

（４）交流電源ＡＣの定格に関する変形
上記実施形態では、交流電源ＡＣが定格１００Ｖである場合を説明したが、本実施形態に適用され得る定格値はこれに限られず、１１０Ｖ、１１５Ｖ、１２０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖ、２３０Ｖ、２４０Ｖなどであってもよい。したがって、上記実施形態では、プラグ２ｂ及びコンセント４ａは標準のＡタイプであることが前提となっているが、プラグ２ｂ及びコンセント４ａは、使用国、仕様などに応じて、２００Ｖエアコン用のタンデム型又はエルバー型、Ｂタイプ、Ｃタイプ、ＳＥタイプ、Ｂ３タイプ、ＢＦタイプ、Ｏタイプ、Ｏ２タイプなどであってもよい。

【符号の説明】

【0061】

１ 交流給電システム
２ 交流給電装置
２ａ 配線
２ｂ プラグ
３ 太陽光パネル（直流発電装置）
３ａ 配線
４ 交流電圧配線
４ａ コンセント
１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０ ＤＣ／ＡＣコンバータ
２１～２４ ＦＥＴ（スイッチング素子）
２５ フルブリッジ駆動回路（駆動回路）
２５ａ ハイサイド駆動回路
２５ｂ ローサイド駆動回路
３０ フィルタ回路
４０ 制御電源生成回路
５０ 出力電圧検出回路
６０ 電源電圧検出回路
ＣＮ１ ＡＣ入出力端子
ＣＮ２ ＤＣ入力端子
Ｌ１、Ｌ２ 配線

【図1】

【図2】

【図3】